一種提取l-谷氨酰胺的新工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提取L-谷氨酰胺的新工藝，屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] L-谷氨酰胺（L-Gln)，又名左旋麩氨酰胺，是L-谷氨酸Y_羧基酰胺化的一種氨 基酸，具有許多特殊功能，被歸類為條件必需性氨基酸。臨床上將它應(yīng)用于治療酒精中毒、 精神萎靡及胃和十二指腸潰瘍等疾病。另外它還具有增進(jìn)神經(jīng)機(jī)能，改善腦出血后的記憶 障礙，提高機(jī)體免疫力，促進(jìn)智力發(fā)育不良兒童的智力發(fā)展，防止癲癇發(fā)作等功能，目前被 廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)藥、保健食品和動(dòng)物飼料工業(yè)上。
[0003] 日本最早使用發(fā)酵法生產(chǎn)L-谷氨酰胺，1977年L-谷氨酰胺產(chǎn)量為100噸，到1979 年為500噸，到1990年L-谷氨酰胺產(chǎn)量已達(dá)1200噸，年產(chǎn)量逐年增加。我國發(fā)酵生產(chǎn)L-谷 氨酰胺起步較晚，由于技術(shù)落后及國外技術(shù)封鎖，導(dǎo)致國產(chǎn)L-谷氨酰胺產(chǎn)品進(jìn)不了高端市 場，醫(yī)藥級谷氨酰胺長期依賴進(jìn)口。
[0004] 作為下游工程的分離純化技術(shù)是影響其產(chǎn)品質(zhì)量和成本的重要原因之一，在增加 其應(yīng)用范圍方面有重要意義。目前L-谷氨酰胺提取分離工藝采用直接濃縮結(jié)晶法、冰析 法、雙柱法、單柱法、溶媒萃取法、制備型液相色譜分離法等。這些方法都不能有效地解決產(chǎn) 品純度和收率問題，并且交換樹脂用量大，洗脫和再生時(shí)消耗大量酸堿，給環(huán)境造成嚴(yán)重污 染。發(fā)酵產(chǎn)生大量的廢液，由于發(fā)酵氨基酸廢水中具有COD、SO廣和NH3-N含量高及酸性強(qiáng) 等特點(diǎn)，此外，廢水中還含有大量的還原糖、氨氮，如果任意排放不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染， 而且浪費(fèi)了寶貴資源。如果將廢水進(jìn)行處理，投資巨大，也不符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。將發(fā) 酵生產(chǎn)氨基酸廢水綜合利用起來，對于生物發(fā)酵氨基酸企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的戰(zhàn)略 意義。將生物發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸廢水加工成有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥料，即解決了廢水的處理難，污 染環(huán)境的問題，又給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有提取方法存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種提取L-谷氨 酰胺的新工藝，該工藝純度和收率高，生產(chǎn)周期短、成本低、工藝簡單、節(jié)能降耗減排效果明 顯〇
[0006] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案完成的：
[0007] -種提取L-谷氨酰胺的新工藝，包括如下步驟：
[0008] 1)將谷氨酸棒桿菌和黃色短桿菌分別培養(yǎng)至濃度為1x108個(gè)/mL的菌液，按照 3 : 1的體積比混合得到混合菌液，然后按照3%接種量接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，發(fā)酵培養(yǎng)32 小時(shí)，得到L-谷氨酰胺發(fā)酵液；
[0009] 2) L-谷氨酰胺發(fā)酵液采用微濾膜過濾，收集濾過液和截留物；
[0010] 3)將收集的濾過液進(jìn)行負(fù)壓濃縮，收集濃縮液；然后將濃縮液進(jìn)行一次結(jié)晶，離 心收集母液和粗品；往粗品中加入去離子水進(jìn)行溶解，收集得到的溶液；加入的去離子水 的溫度為40°C，加水量大約為粗品質(zhì)量的40% ;
[0011] 4)將步驟3)所得溶液pH調(diào)5-6,溫度25°C，先通過陽離子交換樹脂過濾除去陽離 子，再通過陰離子交換樹脂除去陰離子，收集流出液；
[0012] 5)調(diào)整步驟4)所得流出液的pH為6. 5,溫度為35°C，加入活性炭脫色，攪拌1小 時(shí)，然后超濾膜過濾除去活性炭，收集濾液；
[0013] 6)將步驟5)所得濾液加到單效濃縮鍋中進(jìn)行低溫真空濃縮，至濾液體積的25% 為止，收集濃縮液；將濃縮液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，溫度每小時(shí)降低l〇°C，降至5°C后，保持20小 時(shí)；最后尚心、烘干制得L-谷氨酰胺成品；
[0014] 7)將步驟2)所得截留物、步驟3)所得母液、腐植酸、磷酸一銨、氯化鉀以及尿素混 合攪拌均勻，加入到雙螺桿擠出造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，然后噴灑微生物制劑，攪拌均勻，最后 20°C干燥，控制水分含量為5%，包裝制得復(fù)混肥。
[0015] 所述發(fā)酵培養(yǎng)基中各組分按照質(zhì)量百分比為：葡萄糖12%、玉米漿0.6%、 MgS04?7H20 0. 3%, K2HP04?3H20 0. 2%, NaCl0. 2%, MnS04 0 . 001%, FeS04 0 . 001%, VB1 0. 0001%, pH 7. 0〇
[0016] 所述微濾膜為無機(jī)陶瓷膜，截留分子量為lOOOODa，孔徑大小為5ym，微濾溫度為 20°C，工作壓力：進(jìn)壓為3. 3bar，出壓為lbar。
[0017] 所述超濾膜為PVDF，截留分子量為lOOODa，孔徑大小為10nm，超濾溫度為20°C，工 作壓力：進(jìn)壓為6bar，出壓為lbar。
[0018] 所述步驟7)中，步驟2)所得截留物、步驟3)所得母液、腐植酸、磷酸一銨、氯化 鉀、尿素以及微生物制劑的質(zhì)量比例為1:5:2:1:1:1:1;
[0019] 所述微生物制劑按照如下方法制備而成：將糞腸球菌、藤黃微球菌以及圓褐固氮 菌分別培養(yǎng)成濃度為IX 108個(gè)/ml的菌液，按照2:1:1的體積比混合攪拌均勻即得。
[0020] 所述奠腸球菌為奠腸球菌（Enterococcus faecalis)ATCC 29212 ;所述藤黃微 球菌為藤黃微球菌（Micrococcus luteus)ATCC 49442;所述圓褐固氮菌為圓褐固氮菌 (Azotobacter chroococcum)ATCC4412。
[0021] 上述復(fù)混肥的使用方法可為：耕種土壤時(shí)播撒，耕種土壤深度為15-30cm，每畝地 的施加量為40-60kg;也可采用其他常規(guī)施肥方式。
[0022] 注，上述步驟中菌種擴(kuò)大培養(yǎng)及制備菌劑的方法不是唯一的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以根據(jù)常識(shí)選擇合適的培養(yǎng)基及擴(kuò)大培養(yǎng)方法，使活菌數(shù)達(dá)到1〇 8個(gè)/克，以及按照常規(guī)制 備菌劑的方法制備。本發(fā)明所述菌種均可以從美國模式培養(yǎng)物集存庫（ATCC)購買得到。
[0023] 本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)創(chuàng)性：
[0024] 1.本發(fā)明采用混合菌株發(fā)酵技術(shù)，配伍合理，大大提高了發(fā)酵效率；采用陶瓷膜 微濾除去菌體及其他大分子物質(zhì)后，將濾液進(jìn)行濃縮、結(jié)晶、溶解處理，再過離交柱時(shí)，由于 處理的料液量變少，大大節(jié)省了樹脂用量；
[0025] 2.本發(fā)明技術(shù)工藝在整個(gè)離交過程中，極大地減少了樹脂再生所用的酸堿用量， 降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率；
[0026] 3.本發(fā)明技術(shù)工藝活性炭脫色處理后，利用超濾膜過濾，使產(chǎn)品的透光度和純度 明顯提高，提高了產(chǎn)品收率和品質(zhì)。L-谷氨酰胺提取過程綠色環(huán)保，達(dá)到節(jié)能減排，可持續(xù) 發(fā)展的目的。
[0027] 4.本發(fā)明技術(shù)工藝將發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸過程中產(chǎn)生的廢棄物和廢水有效的利用起 來，制成復(fù)混肥料，不僅解決了環(huán)保問題，而且給企業(yè)帶來顯著經(jīng)濟(jì)效益。
[0028] 5.本發(fā)明復(fù)混肥各原料配伍合理，結(jié)合微生物技術(shù)，使得肥料更加持久；本發(fā)明 肥料中加補(bǔ)充了多種養(yǎng)料，肥效全面，增強(qiáng)作物抗病抗逆能力；本發(fā)明微生物制劑中各菌種 之間合理配伍，協(xié)同作用強(qiáng)，活性高繁殖快。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而 非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 一種提取L-谷氨酰胺的新工藝，其包括如下步驟：
[0032] 1)將谷氨酸棒桿菌CCTCCNO.M205028(參見中國專利200510043704)和黃色短 桿菌ATCC14067 (可參見"用黃色短桿菌ATCC14067生產(chǎn)L-谷氨酰胺的培養(yǎng)基選擇"，氨基 酸和微生物資源1984)分別培養(yǎng)至濃度為1X108個(gè)/mL的菌